Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

В магазинах появился антенный канатик — медный многожильный провод для антенн. Мы добывали деревянные бруски, лезли на крышу. К другому дому на расстоянии около 100 м натягивался провод. Так что было важно, где живут приятели.

Что можно было принимать? Ну, во-первых, морзянку на всех диапазонах. Кто ее изучил, мог кое-что и схватить. Телефоном регулярно принимали, например Давентри. Эта станция музыку почти не передавала, так что она пользовалась успехом только в том смысле, что приятно было сказать — я принимаю Англию. Много музыки передавало «Радио Вены». Кроме Вены и Англии, мы слышали Германию.

Делали и кристадины Лосева. Они работали, но настроить их было трудно, надо было искать точку на кристалле. Позже появились радиолампы».

Магия радиолампы

Хорошая электронная техника оставляет в памяти неизгладимые впечатления у любого человека, даже увлеченного совсем нетехническими проблемами. Вот отрывок из воспоминаний поэта Иосифа Бродского, лауреата Нобелевской премии по литературе:

«…Каждый из наших отцов хранил какую-нибудь мелочь в память о войне. Когда мне было двенадцать лет, отец, к моему восторгу, неожиданно извлек откуда-то коротковолновый приемник. Приемник назывался «Филипс» и мог принимать радиостанции всего мира — от Копенгагена до Сурабаи. Во всяком случае на эту мысль наводили названия городов на его желтой шкале. По меркам того времени «Филипс» этот был вполне портативным: уютная коричневая вещь с похожим на кошачий, абсолютно завораживающим зеленым глазом индикатора настройки. Было в нем, если я правильно помню, всего шесть ламп, а в качестве антенны хватало простой проволоки — паутинообразного сооружения под потолком.

Этому коричневому лоснящемуся, как старый ботинок, «Филипсу» я обязан своими первыми познаниями в английском и знакомством с пантеоном джаза. К двенадцати годам немецкие названия в наших разговорах начали исчезать с наших уст, постепенно сменяясь именами Луиса Армстронга, Дюка Эллингтона. Эллы Фицджеральд.

Через шесть симметричных отверстий в задней стенке приемника, в тусклом свете мерцающих радиоламп, в лабиринте контактов, сопротивлений и катодов, столь же непонятных, как и языки, которые они порождали, я, казалось, различал Европу.

Внутренности приемника всегда напоминали ночной город с раскиданными там и сям неоновыми огнями. И когда в тридцать два года я действительно приземлился в Вене, я сразу же ощутил, что в известной степени я с ней знаком. Скажу только, что, засыпая в свои первые венские ночи, я явственно чувствовал, что меня выключает некая невидимая рука — где-то в России.

Это был прочный аппарат. Когда однажды, в пароксизме гнева, вызванного моими бесконечными странствиями по радиоволнам, отец швырнул его на пол, пластмассовый ящик раскололся, но приемник продолжал работать. Не решаясь отнести его в радиомастерскую, я пытался как мог починить эту трещину с помощью клея и резиновых тесемок.

Конец ему пришел, когда стали сдавать лампы. Раз или два мне удалось отыскать через друзей и знакомых какие-то аналоги, но даже когда он окончательно онемел, он оставался в семье. В конце шестидесятых все покупали латвийскую «Спидолу» с ее телескопической антенной и всяческими транзисторами внутри.

Конечно, прием был у нее лучше, и она была портативной. Но однажды в мастерской я увидел ее без задней крышки. Наиболее положительное, что я мог бы сказать о ее внутренностях, это что они напоминали географическую карту — шоссе, железные дороги, реки, притоки. Никакой конкретной местности они не напоминали…

Основы современного радиоприема

Все к лучшему в этом лучшем из миров.

Вольтер

Прочитав эту главу, мы познакомились с историей радиосвязи и радиовещания, изготовили антенну. Самое время взяться за конструирование радиоприемника. Мы обязательно займемся этим интереснейшим делом в следующей главе. А сейчас познакомимся с такими важными в радиотехнике понятиями, как модуляция, детектирование и колебательный контур.

Вначале — о модуляции. Помните, даже Генрих Герц не верил, что с помощью высокочастотных радиоволн можно передавать низкочастотные сигналы — человеческую речь, музыку. Не верил Герц совершенно напрасно — сегодня радиоволны несут эту информацию. Где же в электромагнитной волне можно «спрятать» сигнал? Вспомните, что любой сигнал может характеризоваться амплитудой, частотой, фазой. Если при помощи специальных технических средств сделать так, что на передающей стороне станет возможным управлять этими параметрами генератора, создающего электромагнитную волну, то задача будет решена. Например, можно в такт с речевым сигналом менять амплитуду сигнала, можно — его частоту, а можно — фазу. Этот процесс называется модуляцией.

Исторически первой появилась амплитудная модуляция (AM), рис. 10.32.

Рис. 10.32. Основы амплитудной модуляции (AM)

Высокочастотный сигнал, формируемый генератором, называется несущей. Модулирующий сигнал накладывается на несущую и образуется AM модулированное колебание, которое передается антенной в эфир. Все первые звуковые радиостанции работали в режиме AM. Сегодня такая модуляция используется в радиовещании и радиосвязи в диапазонах ДВ, КВ, СВ.

АМ обладает рядом существенных недостатков, среди которых, во-первых, низкая помехозащищенность, а во-вторых, крайняя расточительность ресурсов. На передачу полезного сигнала при АМ расходуется в среднем только 4 % мощности, остальная уходит на несущую. Изменение соотношения в сторону повышения доли полезного сигнала невозможно, так как это приводит к его искажениям.

Более прогрессивным видом модуляции, позволяющей получить высококачественное музыкальное вещание, является частотная модуляция (ЧМ), рис. 10.33.

Рис. 10.33. Основы частотной модуляции (ЧМ)

При частотной модуляции сохраняется постоянство амплитуды задающего генератора, а меняется только его частота. ЧМ сегодня используется на УКВ-диапазонах, где с ее помощью передается сигнал радиовещательных станций, а также звуковое сопровождение телевизионного сигнала.

Фазовая модуляция (ФМ) используется в основном в профессиональной радиосвязи, поэтому мы не будем рассматривать ее особенности — она несущественно отличается от ЧМ.

Чтобы преобразовать модулированное высокочастотное колебание в звуковое, нужно его демодулировать. Смодулировать AM колебание очень просто — достаточно «отрезать» его отрицательные полупериоды, как показано на рис. 10.34.

Рис. 10.34. Демодуляция AM колебаний

Сделать это можно с помощью простейшего амплитудного детектора, изображенного на том же рисунке. В амплитудном детекторе диод VD выполняет роль «ножниц», отрезающих отрицательные полупериоды, а элементы RC выделяют огибающую AM колебания — фильтруют высокую частоту и пропускают на выход детектора звуковое колебание.

Демодуляция ЧМ-колебания несколько сложнее. Чтобы услышать звук, нужно сначала ЧМ-колебание с помощью специальной схемы преобразовать в AM колебание и уже после этого детектировать амплитудным детектором, описанным выше.

Вы хорошо знаете, что сегодня в эфире работает множество радиостанций. Но почему они не мешают друг другу? Потому что радиоприемник обладает свойством селективности — может выделять нужную частоту электромагнитной волны и отстраиваться от частот, мешающих в данный момент. Электротехническое устройство, обеспечивающее это свойство, называется колебательным контуром. Простейший колебательный контур состоит всего из двух элементов — катушки индуктивности и конденсатора. И тем не менее эта простая схема обладает массой замечательных свойств. Каких? Об этом мы сейчас поговорим.

В 1842 г. Джозеф Генри обнаружил колебательный характер разряда Лейденской банки. Этот год можно считать годом изобретения колебательного контура. Давайте мысленно повторим, правда, немного модернизировав, опыт Генри.

Нам понадобится гальванический элемент, конденсатор, катушка индуктивности, конденсатор и переключатель на два положения. Соберем из этих нехитрых элементов схему, изображенную на рис. 10.35, и установим ключ К в положение «1».

Рис. 10.35. Способ получения свободных колебаний в LC-контуре

Конденсатор С начнет заряжаться от гальванического элемента G до разности потенциалов, равной по величине напряжению G. Затем переключим ключ К в положение «2». Конденсатор будет разряжаться через катушку индуктивности L. Характер этого разрядного процесса будет колебательным! Давайте разберемся почему.